最超前的機(jī)械密封技術(shù)

機(jī)械密封2022/12/181目錄一、機(jī)械密封原理二、機(jī)械密封的基本零件三、機(jī)械密封的計(jì)算四、機(jī)械密封用材料五、機(jī)械密封輔助系統(tǒng)六、機(jī)械密封性能的影響因素七、石化行業(yè)典型泵的密封八、機(jī)械密封的安裝和使用九、機(jī)械密封故障分析十、補(bǔ)充內(nèi)容2022/12/182（一）定義與組成（三）密封機(jī)理（四）輔助設(shè)施（五）機(jī)械密封的種類（六）旋轉(zhuǎn)式和靜止式機(jī)械密封（七）內(nèi)裝式和外裝式機(jī)械密封（八）內(nèi)流式和外流式機(jī)械密封（九）多彈簧和單彈簧機(jī)械密封（十）平衡型和非平衡型機(jī)械密封

一、機(jī)械密封原理2022/12/183（十一）補(bǔ)償機(jī)構(gòu)形式（十二）雙端面機(jī)械密封（十三）串聯(lián)式機(jī)械密封（十四）波紋管機(jī)械密封（十五）集裝式機(jī)械密封2022/12/184（一）對摩擦副密封環(huán)的要求（二）摩擦副匹配要考慮的因素（三）密封端面寬度（四）密封環(huán)的主要技術(shù)要求（五）摩擦副端面平面度檢測（六）密封端面的粗糙度要求（七）動環(huán)（旋轉(zhuǎn)環(huán)）（八）靜環(huán)（不旋轉(zhuǎn)）（九）密封環(huán)的種類（十）整體式密封環(huán)二、機(jī)械密封的基本零件2022/12/185（十一）組合式（十二）熱裝式密封環(huán)（十三）熱裝式密封環(huán)的過盈值選擇（十四）輔助密封圈（十五）傳動機(jī)構(gòu)的作用（十六）靜環(huán)防轉(zhuǎn)方式（十七）機(jī)械密封的彈性元件（十八）波紋管種類（十九）焊接金屬波紋管密封2022/12/186（一）補(bǔ)償環(huán)的受力狀況（二）密封端面中液膜反力的分布情況（三）液膜反力的計(jì)算（四）易汽化介質(zhì)中密封端面間的液膜壓力分布（五）膜壓系數(shù)的影響因素（六）彈簧比壓的計(jì)算（七）載荷系數(shù)K（八）端面比壓（九）波紋管的有效作用直徑de（十）PV值三、機(jī)械密封的計(jì)算2022/12/187（一）摩擦副材料要求（二）制造摩擦副的常用材料（三）碳石墨（四）硬質(zhì)合金WC（五）SiC陶瓷（六）Al2O3陶瓷及其它陶瓷介紹（七）表面堆焊硬質(zhì)合金（八）作摩擦副的金屬材料（九）填充聚四氟乙烯（十）輔助密封圈材料要求四、機(jī)械密封用材料2022/12/188（十一）合成橡膠（十二）柔性石墨（也稱膨脹石墨）（十三）彈性元件材料（十四）機(jī)械密封中基體材料2022/12/189（一）為什么機(jī)械密封要采用輔助系統(tǒng)（二）什么是輔助系統(tǒng)（三）自沖洗的形式（四）循環(huán)沖洗（五）注入式?jīng)_洗（六）沖洗液進(jìn)入密封腔的方式（七）沖洗量的確定（八）沖洗量的控制（九）沖洗壓力的確定（十）密封腔中的壓力確定五、機(jī)械密封輔助系統(tǒng)2022/12/1810（十一一）對沖洗洗流體體的要要求（十二二）熱油泵泵的沖沖洗液液選擇擇（十三三）烷基化化裝置置中濃濃硫酸酸的沖沖洗液液的選選擇（十四四）輕烴、、輕油油泵密密封沖沖洗液液的選選擇（十五））機(jī)械密密封的的冷卻卻方式式（十六六）輔助設(shè)設(shè)施在在何種種工況況下必必須選選用2022/12/1311（一））密封性性的影影響因因素（二））機(jī)械密密封端端面的的摩擦擦狀態(tài)態(tài)（三））載荷系系數(shù)對對密封封性能能的影影響（四））彈簧比比壓對對密封封性能能的影影響（五））端面粗粗糙度度對密密封性性能的的影響響（六））端面間間縫隙隙形狀狀對密密封性性能的的影響響（七））產(chǎn)生端端面不不平行行的原原因（八））密封端端面的的機(jī)械械變形形（九））密封端端面的的熱變變形（十））影響機(jī)機(jī)械密密封性性能的的其它它因素素六、機(jī)機(jī)械密密封性性能的的影響響因素素2022/12/1312（一））石化行行業(yè)高高溫泵泵（熱熱油泵泵）密密封分分析（二））輕烴泵泵密封封分析析（三））低溫泵泵密封封分析析（四））高速機(jī)機(jī)械密密封七、石石化行行業(yè)典典型泵泵的密密封2022/12/1313（一））安裝機(jī)機(jī)封的的泵的的技術(shù)術(shù)要求求（二））安裝密密封前前要了了解泵泵及介介質(zhì)情情況（三））機(jī)械密密封的的安裝裝（四））泵的抽抽空和和汽蝕蝕八、機(jī)機(jī)械密密封的的安裝裝和使使用2022/12/1314（一））摩擦痕痕跡大大于端端面寬寬度（二））摩擦痕痕跡小小于端端面寬寬度（三））硬環(huán)上上無摩摩擦痕痕跡（四））石墨端端面出出現(xiàn)均均勻的的環(huán)狀狀溝紋紋（五））石墨端端面中中間產(chǎn)產(chǎn)生環(huán)環(huán)狀深深溝（六））石墨內(nèi)內(nèi)緣磨磨損（七））石墨環(huán)環(huán)臺階階過早早全磨磨掉（八））石墨環(huán)環(huán)外緣緣出現(xiàn)現(xiàn)缺口口（九））石墨環(huán)環(huán)斷裂裂（十））石墨環(huán)環(huán)出現(xiàn)現(xiàn)蝕坑坑九、機(jī)機(jī)械密密封故故障分分析2022/12/1315（十一一）硬質(zhì)合合金表表面灼灼傷和和裂紋紋（十二二）其它故故障簡簡介（十三三）泵抽空空密封封失效效現(xiàn)象象（十四四）密封腔腔中汽汽蝕，，密封封失效效現(xiàn)象象（十五五）密封端端面汽汽化的的失效效現(xiàn)象象（十六六）泵振動動過大大的失失效現(xiàn)現(xiàn)象（十七七）沒有沖沖洗的的故障障現(xiàn)象象（十八八）動環(huán)選選材注注意事事項(xiàng)2022/12/1316（一））機(jī)械密密封標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)介介紹（二））機(jī)械密密封輔輔助系系統(tǒng)（三））機(jī)械密密封的的安裝裝（四））磁力密密封介介紹（五））高壓機(jī)機(jī)械密密封研研制十、補(bǔ)補(bǔ)充內(nèi)內(nèi)容2022/12/1317一、機(jī)機(jī)械密密封原原理（一））定義義與組組成（（圖1-1）組成:1.密密封端端面：：動環(huán)、、靜環(huán)環(huán)─摩摩擦副副2.緩緩沖補(bǔ)補(bǔ)償機(jī)機(jī)構(gòu)：：由彈性性元件件(圓圓柱彈彈簧、、圓錐錐彈簧簧、波波片彈彈簧、、波紋紋管等等)構(gòu)構(gòu)成。?！故官N合合;3.輔輔助密密封圈圈：包括動動環(huán)密密封圈圈、靜靜環(huán)密密封圈圈等，，有各各種形形式：：如O型圈、、V型圈、、楔形形圈等等2022/12/1318機(jī)械密密封是是一種種用于于旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)流體體機(jī)械械的軸軸封裝裝置。。（用于離心心泵、、離心心機(jī)、、反應(yīng)應(yīng)釜、、壓縮縮機(jī)等等設(shè)備備，軸軸和設(shè)設(shè)備腔腔體間存存在一一個圓圓周間間隙，，設(shè)備備介質(zhì)質(zhì)從中中泄漏漏，因因此必必須設(shè)設(shè)一道阻阻漏裝裝置。。因機(jī)械械密封封具有有泄漏漏少、、壽命命長等等優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)，成為了了主要要的軸軸密封封方式式，又又叫端端面密密封。。）在國家家有關(guān)關(guān)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)中的的定義義：由至少少一對對垂直直于旋旋轉(zhuǎn)軸軸線的端端面組組成,在流體體壓力力及補(bǔ)補(bǔ)償機(jī)機(jī)構(gòu)彈彈力(或磁力力)共同作作用下，以及輔輔助密密封圈圈的配配合下下，該對端端面保保持貼貼合并并相對滑動動，而而構(gòu)成成的防防止流流體泄泄漏的的裝置置。2022/12/13193、原原理通過一一系列列零件件將徑徑向密密封轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為為軸向向密封封，在在彈簧簧和介介質(zhì)壓壓力共共同作作用下下，對對由于于設(shè)備備運(yùn)行行所造造成的的軸向向磨損損可以以及時時補(bǔ)償償，使使軸向向密封封面始始終保保持貼貼合。。由于于機(jī)械械密封封（軸軸向密密封））在運(yùn)運(yùn)行中中可以以對軸軸向磨磨損進(jìn)進(jìn)行補(bǔ)補(bǔ)償，，而填填料密密封（（徑向向密封封）不不能對對徑向向磨損損進(jìn)行行補(bǔ)償償，故故機(jī)械械密封封比填填料密密封壽壽命長長。2、傳傳動關(guān)關(guān)系軸或軸軸套─────緊固螺螺釘5──彈彈簧座座4───彈簧3─補(bǔ)償償環(huán)1壓蓋───防轉(zhuǎn)銷銷8─非補(bǔ)補(bǔ)償環(huán)環(huán)6（三））密封封機(jī)理理1、4個密密封點(diǎn)點(diǎn)（亦亦稱4個泄泄漏點(diǎn)點(diǎn)，如圖1-1）泄漏點(diǎn)點(diǎn)1——摩擦擦端面面泄漏漏點(diǎn)，，依靠靠彈力力和介介質(zhì)壓壓力保保持貼貼和（（動密密封點(diǎn)點(diǎn),兩兩個摩摩擦副副之間間有相相對轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動））泄漏點(diǎn)點(diǎn)2——補(bǔ)償償環(huán)密密封圈圈，靜靜密封封點(diǎn)，，密封封圈與與軸或或軸套套之間間有微微動;泄漏點(diǎn)點(diǎn)3——非補(bǔ)補(bǔ)償環(huán)環(huán)密封封圈，，靜密密封點(diǎn)點(diǎn)，密密封圈圈與相相配合合件之之間相相對靜靜止;泄漏點(diǎn)點(diǎn)4——壓蓋蓋與腔腔體間間的密密封圈圈，靜靜密封封點(diǎn)，，密封封圈與與相配配合件件之間間相對對靜止止.2022/12/1320通過沖洗、冷冷卻、過濾、、分離等方式式進(jìn)行冷卻和潤滑，從而而改善密封的的工作環(huán)境，，減少密封的的泄漏量，延長使使用壽命。應(yīng)應(yīng)當(dāng)把它看作作機(jī)械密封的的組成部分。（四）輔助設(shè)設(shè)施2022/12/13211、按使用條件分分類（1）高速密封（（ZBJ22-001-88：線速度25～100m/s）和普通密封（2）高壓和低壓壓密封（3）高溫、常溫溫和低溫密封封（4）泵用、釜用用和壓縮機(jī)用用密封（5）耐腐蝕、抗抗顆粒機(jī)械密密封2、通常按結(jié)構(gòu)分分類多彈簧、單彈彈簧密封旋轉(zhuǎn)式、靜止止式密封外裝式、內(nèi)裝裝式密封外流式、內(nèi)流流式密封（五）機(jī)械密密封的種類2022/12/1322（六）旋轉(zhuǎn)式式和靜止式機(jī)機(jī)械密封（圖1-2）（1）旋轉(zhuǎn)式式：補(bǔ)償機(jī)構(gòu)構(gòu)（彈性元件件）隨軸旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。)（由于安裝方方便，普通密密封大多采用用，但易產(chǎn)生生不平衡，不不能用于高速速,且消耗耗攪拌功率（2）靜止式式：補(bǔ)償機(jī)構(gòu)構(gòu)（彈性元件件）不隨軸旋旋轉(zhuǎn)。（用于高速）2022/12/1323（七）內(nèi)裝式式和外裝式機(jī)機(jī)械密封（圖圖1-3）（1）內(nèi)裝式：靜環(huán)裝在壓蓋蓋內(nèi)側(cè)，靜環(huán)環(huán)端面面向工工作腔。（用于溫度、壓壓力較高，腐腐蝕性不強(qiáng)的的場合）（2）外裝式：靜環(huán)裝在壓蓋蓋外側(cè)，靜環(huán)環(huán)端面背向工工作腔。（用于低壓、腐腐蝕性強(qiáng)的場場合）2022/12/1324（一般和內(nèi)裝裝式、外裝式式一致）（1）內(nèi)流式：泄漏方向朝向向軸心。（一般密封都采采用這種結(jié)構(gòu)）（2）外流式：泄漏方向朝向向離心力方向向。（泄漏量大，只有在壓力、、溫度都不高高的腐蝕性介介質(zhì)中用）（八）內(nèi)流式式和外流式機(jī)機(jī)械密封（九）多彈簧簧和單彈簧機(jī)機(jī)械密封（1）多彈簧：（又叫小彈簧簧，軸向尺寸寸小，軸向彈彈力均勻）宜用于高速，，不宜用于腐腐蝕性介質(zhì)。（2）單彈簧：（又叫大彈簧簧，軸向尺寸寸大，軸向彈彈力不均勻）不宜用于高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的場合。2022/12/1325（1）平衡型：載荷荷系數(shù)K＜1.0（（用于高壓場合合）（2）非平衡型：載載荷系數(shù)K≥1.0（（用于普通壓力力場合）（十）平衡型型和非平衡型型機(jī)械密封（十一）補(bǔ)償償機(jī)構(gòu)形式（1）磁力：：系統(tǒng)壓力較較低時用（2）波片彈彈簧、錐形彈彈簧、螺旋圓圓柱大彈簧、、小彈簧（3）橡膠波波紋管、聚四四氟乙烯波紋紋管、金屬波波紋管2022/12/1326兩套密封面對對面或背對背背安裝在一起起。用于工作介質(zhì)質(zhì)有毒、易燃燃、易爆、易易揮發(fā)、易結(jié)結(jié)晶、高溫、、低溫，或氣氣體、高真空空度等場合。。兩套密封之間間形成一個密密封腔，在密密封腔中引入入封液：堵封封、潤滑、冷冷卻，選潔凈凈、潤滑性好好的封液介質(zhì)質(zhì)。（十二）雙端端面機(jī)械密封封（圖1-4）2022/12/1327兩套密封封沿同一一方向布布置，密密封腔壓壓力逐級級降低,用于高壓壓場合。。（十三））串聯(lián)式式機(jī)械密密封（圖1-5）2022/12/1328去掉了補(bǔ)補(bǔ)償環(huán)密密封圈及及其摩擦擦阻力，，補(bǔ)償環(huán)環(huán)密封圈圈改至彈彈簧座處處,補(bǔ)補(bǔ)償環(huán)環(huán)追隨性性提高.避免了補(bǔ)補(bǔ)償環(huán)密密封圈因因軸串、、振動所所產(chǎn)生的的磨損。。金屬波紋紋管用于于高溫介介質(zhì)聚四氟乙乙烯波紋紋管用于于腐蝕性性介質(zhì)。。（十四））波紋管管機(jī)械密密封2022/12/1329將機(jī)械密密封、軸軸套、壓壓蓋組合合成一個個整體。。安裝時只只需固定定壓蓋、、軸套，，取下定定位擋塊塊即可。。安裝方便便，排除除了安裝裝不良的的影響。。（十五））集裝式式機(jī)械密密封（圖1-6）2022/12/1330二、機(jī)械械密封的的基本零零件（一）對對摩擦副副密封環(huán)環(huán)的要求求摩擦副密密封環(huán)是是機(jī)械密密封的主主要元件件，它在在很大程程度上決定了了機(jī)械密密封的性性能和壽壽命。因因此，對對它有一一些基本本要求。（1）足夠的強(qiáng)強(qiáng)度和剛剛度保證在工工作條件件（如壓壓力，溫溫度，滑滑動速度度等）下下不損壞壞，變形形小，工工作條件件波動時時影響小小。（2）端面有足足夠的硬硬度、耐耐腐蝕性性能確保保使用壽壽命。（3）耐熱沖擊擊力高的導(dǎo)熱熱系數(shù)，，低的線線膨脹系系數(shù)。（4）較小的摩摩擦系數(shù)數(shù)，良好好的自潤潤滑性，，材料與與介質(zhì)有有很好的的浸潤性性短時間間干摩擦擦，不損損傷端面面。（5）易加工，，材料成成本低2022/12/1331（1）一般選擇擇一軟一一硬的材材料配對對，軟環(huán)環(huán)作窄環(huán)環(huán)，如YG6/M106K，只有有介介質(zhì)質(zhì)含含固固體體顆顆粒粒、、易易結(jié)結(jié)晶晶、、粘粘度度高高時時才才選選用用硬硬對對硬硬。。（2）盡量量采采用用內(nèi)內(nèi)裝裝、、內(nèi)內(nèi)流流式式結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，防防止止機(jī)機(jī)械械雜雜質(zhì)質(zhì)進(jìn)進(jìn)入入密密封封端端面面，，減減少少泄泄漏漏量量。。（3）選導(dǎo)導(dǎo)熱熱性性良良好好材材料料作作動動環(huán)環(huán)。。以利利散散熱熱，，降降低低端端面面溫溫度度。。（4）環(huán)的的壁壁厚厚不不可可太太薄薄，，以以保保證證整整體體強(qiáng)強(qiáng)度度、、剛剛度度，，也也利利散散熱熱（導(dǎo)導(dǎo)熱熱欠欠佳佳的的材材料料，，可可薄薄一一些些））。。（5）動環(huán)環(huán)和和軸軸（（軸軸套套））間間隙隙A11（（0··4~0··6））以利利補(bǔ)補(bǔ)償償靜環(huán)環(huán)和和軸軸（（軸軸套套））間間隙隙1~3mm以免免摩摩擦擦（二二））摩摩擦擦副副匹匹配配要要考考慮慮的的因因素素2022/12/1332（1））主主要要決決定定窄窄環(huán)環(huán)（（軟軟環(huán)環(huán)））寬寬度度，，寬寬環(huán)環(huán)外外徑徑——窄窄環(huán)環(huán)外外徑徑≥0.5，，寬寬環(huán)環(huán)內(nèi)內(nèi)徑徑≤≤窄窄環(huán)環(huán)內(nèi)內(nèi)徑徑－－0.5；；（2））泄泄漏漏量量與與摩摩擦擦副副端端面面寬寬度度關(guān)關(guān)系系不不大大（3））窄窄的的端端面面摩摩擦擦熱熱少少，，溫溫度度梯梯度度小小，，熱熱變變形形小小，，磨磨損損均均勻勻；；（4））從從受受力力角角度度出出發(fā)發(fā)，，窄窄的的端端面面整整體體強(qiáng)強(qiáng)度度和和剛剛度度差差，，易易損損壞壞或變變形形。。因因此此應(yīng)應(yīng)綜綜合合考考慮慮。。對對于于普普通通密密封封，，端端面面寬寬度度推推薦值值如如下下：：（三三））密封封端端面面寬寬度度2022/12/1333寬系列用于于組對性能能好（如YG6/M106K、SiC/M106K）、、工況況條件好的的場合窄系列用于于組對性能能欠佳（如如YG6/YG6、YG6/青銅）、飽飽和蒸氣壓壓高、易揮揮發(fā)、顆粒粒介質(zhì)，高高速機(jī)械密密封，（對對于輕烴介介質(zhì)，在強(qiáng)強(qiáng)度夠的情情況下，取取窄系列））。軸

徑≤16≤35≤55≤70≤100≤120寬系列2.53.04.05.06.07.0中系列2.02.53.04.05.05.0窄系列1.52.02.02.53.03.02022/12/1334（１）平面面度0.0009，硬質(zhì)Ｒａａ≤0.2，軟質(zhì)ＲＲａ≤0.4，表面不應(yīng)有裂裂紋、劃傷傷、氣孔、、疏松等缺缺陷。（２）密封封環(huán)端面與與安裝輔助助密封圈處處的平行度度、垂直度度按ＧＢ１１８８４－８００的７級精精度要求。。（３）安裝裝輔助密封封圈處粗糙糙度：Ｒａａ≤3.2，徑向尺尺寸公差Ｈ８或ｈｈ８。上述要求是是對普通機(jī)機(jī)械密封而而言，對轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速較低的的釜用機(jī)械密封可可適當(dāng)放寬寬標(biāo)準(zhǔn)，對對高速機(jī)封封要求更高高。（四）密封封環(huán)的主要要技術(shù)要求求2022/12/1335平面度0.0009，普通量具具無法檢測測，通常利利用光波的的干涉效應(yīng)來檢檢測。（1）光波的干干涉效應(yīng)根據(jù)波動學(xué)學(xué)原理，兩兩波產(chǎn)生干干涉的條件件是：（a）兩波在相遇遇點(diǎn)振向一一致；（b）兩波具有相相同的頻率率；（c）兩波在相遇遇點(diǎn)有固定定的周相差差。（兩個同同樣的鈉光光燈不行，只有有用同一光光源發(fā)出的的光設(shè)法分分成兩束，，才滿足相干條條件）（五）摩擦擦副端面平平面度檢測測2022/12/1336滿足相干條條件的兩束束光的疊加加效果是：：在波程差差為波長整數(shù)倍的地地方，光強(qiáng)強(qiáng)度加強(qiáng)；；在波程差差為半個波波長的奇數(shù)數(shù)倍的地方，光光強(qiáng)度減至至零（變暗暗）。這就就是光的干干涉原理。。2022/12/1337（2）平面度檢檢測原理設(shè)入射角i=0，e為氣膜厚度度（即是被被檢測面上上點(diǎn)到平晶的距離）），λ為光波波長長，δ為光的波程程差，那么么δ=2e＋＋λ/2當(dāng)δ=kλ時，被檢測面上上點(diǎn)變暗；；δ=(2k＋1)λλ/2，被檢測面上上點(diǎn)變亮；（其中k=0,1,2,3,4,…，k為整數(shù)）由以上公式式可以得出出下面結(jié)論論：（ⅰ）相鄰鄰兩條光帶帶所對應(yīng)兩兩點(diǎn)的氣膜膜厚度差（（高度差））為λ/2，（（對于鈉光燈燈λ=0.589μm，λ/2≈0.3μm）2022/12/1338（ⅱ）相鄰兩條光光帶寬b=λ/2Sinθθ，（θ為空氣膜傾傾斜角）（ⅲ）當(dāng)e=0時，δ=λ/2（半波損失）），出現(xiàn)暗暗條紋；（1）合格格光帶舉例例2022/12/1339（2）平面面度檢測器器（圖2-3）平晶：由派派利克斯玻玻璃、熔凝凝水晶或折折射系數(shù)為為1.516的光學(xué)玻璃璃制造。表表面平面度度0.1μm(2級)，0.03μμm(1級)。光源:鈉光光燈(λ=0.589μm)2022/12/1340密封端面承載載能力與表面面粗糙度有很很大關(guān)系，大大約有如下關(guān)系：（六）密封端面的粗粗糙度要求粗糙度3.20.80.40.2承載面積（%）4124095端面比壓增加（倍）247.31.50.05由此可以看出出，密封端面面粗糙度應(yīng)在在0.2以上，否則，端面比壓比理理論值高的多多，結(jié)果是高高點(diǎn)接觸，局局部壓力很高高；由于摩擦擦副的硬度、、剛度的差異異，局部高點(diǎn)點(diǎn)發(fā)熱甚至產(chǎn)產(chǎn)生裂紋。石石墨環(huán)表面磨磨出細(xì)微的環(huán)環(huán)狀溝紋。泵泵的振動和動動、靜環(huán)的不不同心會加劇劇這種磨損。。被磨掉的顆顆粒存在于端端面中，形成成磨粒磨損，，磨損加劇，，有時在泄漏漏的介質(zhì)中可可以看到石墨墨黑漿。2022/12/1341非補(bǔ)償動環(huán)（只旋轉(zhuǎn)，不能能補(bǔ)償，其后后無彈性元件件。)補(bǔ)償動環(huán)（既旋轉(zhuǎn)，又作作軸向補(bǔ)償，，其后有彈性性元件。)（?。┹o助密密封圈受軸向向力，軸向、、徑向都起密密封作用，這這種密封方式較較為可靠。（ⅱ）輔助密密封圈只受徑徑向力，易產(chǎn)產(chǎn)生老化、冷冷流變形，從從而導(dǎo)致密封失失效。（ⅲ）波紋管：無作作軸向補(bǔ)償?shù)牡妮o助密封圈圈，因此，浮浮動性好，密封圈圈不易失效。。（七）動環(huán)（（旋轉(zhuǎn)環(huán)）2022/12/1342非補(bǔ)償靜靜環(huán)（不不旋轉(zhuǎn)不不補(bǔ)償））：主要要有三種種安裝方方式：浮裝式、、托裝式式、夾固固式。補(bǔ)償靜環(huán)環(huán)（不旋旋轉(zhuǎn)只補(bǔ)補(bǔ)償）：：其輔助助密封圈圈情況和和補(bǔ)償動環(huán)基基本一致致。（八）靜靜環(huán)(不旋轉(zhuǎn))2022/12/1343整體式（用同一種種材料制制造）、組合式式（如鑲鑲嵌）、、表面堆焊焊、表面面噴涂（九）密密封環(huán)的的種類2022/12/1344（十十））整整體體式式密密封封環(huán)環(huán)各個個部部位位性性能能均均勻勻一一致致，，最最常常用用的的有有：：石石墨墨、、SiC、鈷基硬硬質(zhì)質(zhì)合合金金、、鎳鎳基基硬硬質(zhì)質(zhì)合合金金、、NiCr基硬硬質(zhì)質(zhì)合合金金、、陶陶瓷瓷等等。。2022/12/1345整體體環(huán)環(huán)價價格格高高，，加加工工困困難難，，因因此此出出現(xiàn)現(xiàn)組組合合式式密密封封環(huán)環(huán)。。組合合式式包包括括：：（?、。釤嵫b裝式式（ⅱⅱ））帶帶密密封封圈圈式式（（無無組組合合應(yīng)應(yīng)力力、、無無應(yīng)應(yīng)力力變變形形；；開開槽槽、、打打孔麻麻煩煩，，多多一一泄泄漏漏點(diǎn)點(diǎn)））（十十一一））組組合合式式2022/12/1346優(yōu)點(diǎn)：：結(jié)構(gòu)構(gòu)簡單單，性性能優(yōu)優(yōu)異，，價格格較低低，運(yùn)運(yùn)用較較多。。缺點(diǎn)：：（?、。┮蛞蜻^盈盈接觸觸不均均勻，，而產(chǎn)產(chǎn)生機(jī)機(jī)械變變形。。（ⅱ））兩種種材料料線膨膨脹系系數(shù)不不一致致，當(dāng)當(dāng)溫度度變化化時，過過盈量量變化化，會會產(chǎn)生生應(yīng)力力變形形。（十二二）熱熱裝式式密封封環(huán)2022/12/1347Δδ=δ－－Dp（α1－α2）ΔT式中Δδ：：工作溫溫度時時的過過盈量量δ：常溫過過盈量量Dp：鑲嵌直直徑α1：座線脹脹系數(shù)數(shù)α2：環(huán)的線線脹系系數(shù)ΔT=工作溫溫度－－常溫溫（20。C）（YG6：：4.5××10－61/。C1Cr18Ni9Ti：16.6××10－61/。C3Cr13：11.5××10－61/。C）（1）在滿足足傳遞遞扭矩矩的情情況下下，取取最小小過盈盈值；；（十三三）熱熱裝式式密封封環(huán)的的過盈盈值選選擇2022/12/1348（2）由上上式，，當(dāng)使使用溫溫度為為300°C時，對對YG6/1Cr18Ni9Ti，過盈量量為：：δ=Dp（16.6－4.5）××10－6×（300－20））=3.4×10－3Dp（以便記記憶））（3））長期放放置的的鑲嵌嵌環(huán)，，使用用前要要檢查查平面面度；；（4））對大直直徑、、高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速(環(huán)座座產(chǎn)生生離心心力)、彈彈性模模量小小的材質(zhì)質(zhì)(4J42、鈦合金金)，，過盈盈量可可相應(yīng)應(yīng)大一一些。。（5））高溫溫200°°C以上少少用熱熱裝式式結(jié)構(gòu)構(gòu)，否否則要要核算算過盈量。。2022/12/1349（1）材料料要求求（?。┰诠すぷ鳒販囟认孪履徒榻橘|(zhì)腐腐蝕（ⅱ））足夠夠的彈彈性（ⅲ））有一一定強(qiáng)強(qiáng)度(柔性石石墨因因強(qiáng)度度差，，使用用場合合受到到限制制)（ⅳ））耐磨磨（ⅴ））易加加工、、價格格低（2）種類類（?。┌床牟牧戏址郑汉虾铣上鹣鹉z、、聚四四氟乙乙烯、、柔性性石墨墨等；；（ⅱ））按截截面形形狀分分：圓圓形、、矩形形、V形、楔楔形、、包四四氟形形等；；（十四四）輔輔助密密封圈圈2022/12/1350把軸或軸套的的運(yùn)動方式(旋轉(zhuǎn))傳遞給動環(huán)，，一般是通過過鍵、緊定螺釘釘、傳動螺釘釘、銷、R槽、撥叉、彈彈簧、波紋管管等的組合來傳傳遞運(yùn)動。（1）緊定螺釘（（頂絲）傳動動：在軸表面面劃凹坑，否否則易打滑失效，特別別當(dāng)直徑較大大和溫度較高高時。（2）鍵＋臺階傳傳動（3）撥叉?zhèn)鲃樱ǎㄒ贿呴_槽一一邊伸爪）（4）并圈彈簧傳傳動（彈簧旋旋向必須和軸軸旋向一致））（十五）傳動動機(jī)構(gòu)的作用用2022/12/1351（5）銷釘傳動（6）凸耳傳動（7）勾圈彈簧傳傳動（8）波紋管傳動動（9）螺帽固定2022/12/1352（1）浮裝式（可可以在軸向、、徑向設(shè)計(jì)防防轉(zhuǎn)銷）（2）托裝式(一般小扭矩可可不用銷，要要注意端面垂垂直度)（3）夾固式(浮動性差，注注意端面垂直直度)（4）防抽空(前加卡環(huán))（十六）靜環(huán)防轉(zhuǎn)方式式2022/12/1353螺旋壓縮彈彈簧錐形彈簧：：軸向尺寸寸較小碟形彈簧：：軸向尺寸寸小波片彈簧：：軸向尺寸寸小并圈彈簧、、帶勾彈簧簧：雙功能能(彈力、傳動動)波紋管：三三功能(彈力、傳動動、密封)（十七）機(jī)械密封的的彈性元件件2022/12/1354橡膠波紋管管：用于中中性介質(zhì)：：水、油，，壓力、溫溫度都不高高的場合；聚四氟乙烯烯波紋管：：用于腐蝕蝕性介質(zhì)，，酸、堿；；金屬波紋管管：用于高高溫、高速速(追隨性好)。(十八)波紋管種類類2022/12/1355（1）制造采用厚度為為0.1-0.2mm的沉淀硬化化不銹鋼薄薄帶(AM350、0Cr17Ni17Ti、0Cr15Ni17Mo2Al、INCONEL-X-750及Ti合金、HasterlloyC-276等)沖壓成截面面為S形的片狀環(huán)環(huán)形件，再再焊接成型型(用微束等離離子焊)。沉淀硬化不不銹鋼焊接接后須經(jīng)熱熱時效處理理，將奧氏氏體轉(zhuǎn)變?yōu)闉轳R氏體，，并使馬氏氏體中析出出金屬化合合物，沉淀淀出硬化相相，從而獲獲得高強(qiáng)度度、較高的的塑性及屈屈強(qiáng)比（σS/σD＞0.8~0.9）。例：AM350熱失效：真真空爐850°C進(jìn)行淬火處處理，再進(jìn)進(jìn)行－80°C的低溫處理理(制冷劑F12)，以達(dá)到增加加彈性、穩(wěn)穩(wěn)定尺寸的的目的。（十九）焊接金屬波波紋管密封封2022/12/1356（2）特點(diǎn)焊接金屬波波紋管密封封不用會產(chǎn)產(chǎn)生較小滑滑移的輔助助密封圈，，使用溫度度范圍廣：：－200~600°C。高速下對軸軸的振動、、振擺適應(yīng)應(yīng)性強(qiáng)，追追隨性好。。（3）彈率(剛度N/mm)k=ππEt3（d1＋d2）/2nB3·d2/d1E：工作溫度下下彈性模量量（N/mm2）：AM350：1.75×10－6(315.6°C)、INCONEL：2.14×10－6(26.7°C)、1.59×10－6(649°C)、17-7PH：2.0×10－6(21.1°C)、Ti：1.31×10－6(－196°C)、1.14×10－6(23.9°C)、0.70×106(538°C)。2022/12/1357t：波片厚度mmn：波數(shù)d1/d2：管子內(nèi)外徑徑mmB：波紋管片寬寬（d2－d1）/2公式中未考考慮波片斷斷面形狀，，具有一定定誤差，實(shí)實(shí)際生產(chǎn)中用彈彈簧測力計(jì)計(jì)測彈率(剛度)。。2022/12/1358三、機(jī)械密密封的計(jì)算算（一）補(bǔ)償償環(huán)的受力力狀況要進(jìn)行端面面比壓計(jì)算算，首先要要分析補(bǔ)償償環(huán)的受力力情況。如圖，補(bǔ)償償環(huán)受到的的力有：2022/12/1359（二）密封封端面中液液膜反力的的分布情況況在d2處，端面間間液膜壓力力等于P介。在d1處，端面間間液膜壓力力近似為零零。對于中中間分布情情況，各點(diǎn)點(diǎn)的壓力分分布與介質(zhì)質(zhì)性質(zhì)有關(guān)關(guān)，還與端端面中的相相態(tài)和摩擦擦狀態(tài)有關(guān)關(guān)。對于丁烷等等(粘度小小、易汽化化介質(zhì))，，壓力分布布成凸拋物物線狀1。。對于水等(中等粘度度介質(zhì))，，壓力分布布成直線性性2。對于潤滑油油等(高粘粘度介質(zhì))，壓力分分布成凹拋拋物線狀3。2022/12/1360在d2處，端面間間液膜壓力力等于P介。在d1處，端面間間液膜壓力力近似為零零。對于中中間分布情情況，人們們通過大量量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)，各點(diǎn)的的壓力分布布與介質(zhì)性性質(zhì)有關(guān)，，還與端面面中的相態(tài)態(tài)和摩擦狀狀態(tài)有關(guān)。。對于丁烷等等(粘度小小、易汽化化介質(zhì))，，壓力分布布成凸拋物物線狀1。。對于水等(中等粘度度介質(zhì))，，壓力分布布成直線性性2。對于潤滑油油等(高粘粘度介質(zhì))，壓力分分布成凹拋拋物線狀3。2022/12/1361Fm=λP介S（液膜比壓Pm=λP介）λ：膜壓系數(shù)≈0.5（中粘粘度），=0.65～0.75（低低粘度），=0.3～0.4（高粘粘度）。它是一個平均均值，表示液液膜壓力占介介質(zhì)壓力的比比例，并不表示壓力力的分布情況況。該公式為為端面比壓的的計(jì)算提供了方便。。S：端面面積S=π（d22－d12）/4（三）液膜反反力的計(jì)算2022/12/1362易汽化介質(zhì)（（如液態(tài)烴等等）的機(jī)械密密封一直是石石化行業(yè)中較難解決決的問題，其其原因是膜壓壓系數(shù)不穩(wěn)定定，因其在端面中的相態(tài)態(tài)和摩擦狀態(tài)態(tài)不穩(wěn)定。因因此弄清端面面間的壓力分布，對于正正確計(jì)算液膜膜反力很有必必要。（四）易汽化化介質(zhì)中密封封端面間的液液膜壓力分布布2022/12/1363大家家都都知知道道，，對對于于輕輕烴烴類類介介質(zhì)質(zhì)，，端端面面縫縫隙隙中中存存在在氣氣液液兩相相。。rb為汽汽化化半半徑徑，，此此處處液液膜膜壓壓力力=P飽和和（tp），，tp處溫溫度度最最高高。。r2～rb區(qū)域域，，液液膜膜壓壓力力成成線線性性分分布布，，液液相相rb～r1區(qū)域域，，液液膜膜壓壓力力成成拋拋物物線線分分布布，，氣氣相相對于于易易汽汽化化介介質(zhì)質(zhì)膜膜壓壓系系數(shù)數(shù)λ，中國國石石油油大大學(xué)學(xué)顧顧永永泉泉教教授授提提出出一一個個計(jì)計(jì)算算公公式式：：λ=2/3××/P1＋（（1/2－－1/6××Pf/P1）（（r2～rb）/(r2－r1)式中中：：Pf：rb處氣氣化化壓壓力力P1：介質(zhì)質(zhì)壓壓力力rb：氣化化半半徑徑r2/r1：端面面外外半半徑徑/內(nèi)內(nèi)半半徑徑計(jì)算算值值一一般般在在0.70～0.85之間間。。2022/12/1364（1）端端面面幾幾何何尺尺寸寸，，由由上上面面公公式式可可以以看看出出。。（2）密密封封結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)：：前前面面講講的的都都是是對對內(nèi)內(nèi)流流式式而而言言的的，，對對外外流流式式，，λ還要要增增大大0.2左左右右，，對對于于中中等等粘粘度度介介質(zhì)質(zhì)λ=0.7（3）摩擦擦狀狀態(tài)態(tài)：：邊邊界界摩摩擦擦（（端端面面多多個個高高點(diǎn)點(diǎn)直直接接接接觸觸承承壓壓。。液液膜膜厚厚度度只只有有幾幾個個分分子子厚厚，，且且不不連連續(xù)續(xù)，，幾幾乎乎不不承承壓壓，，只只起起潤潤滑滑作作用用，，λ=0）、、液體體摩摩擦擦（（全全液液膜膜，，泄泄漏漏量量大大，，機(jī)機(jī)械械密密封封一一般般不不采采用用））、、混混和和摩摩擦擦（（介介于于以以上上兩兩種種之之間間,這是是機(jī)機(jī)械械密密封封端端面面摩摩擦擦的的主主要要形形式式））（4）端端面面縫縫隙隙情情況況：：漸漸開開形形，，λ減小??；；漸漸收收形形，，λ增大大（5）其其他他因因素素：：轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速高高，，對對于于內(nèi)內(nèi)流流式式λ減小小，，對對于于外外流流式式λ增大大。。此此外外端端面面比比壓壓、、密密封封面面溫溫度度、、粗粗糙糙度度等等都都有有一一定定影影響響。。（五五））膜膜壓壓系系數(shù)數(shù)的的影影響響因因素素2022/12/1365Pt=F彈/SF彈可計(jì)算得出出，但一般般有誤差±±10%，這是由于于制造廠、、制造工藝、、原材料的的化學(xué)成分分、熱處理理工藝等存存在差異的的緣故。一般Pt=0.15~0.2Mpa(內(nèi)裝)，0.3~0.6Mpa(外裝)，反應(yīng)釜中中，轉(zhuǎn)速低，軸軸擺動大，，取大值。。（六）彈簧簧比壓的計(jì)計(jì)算2022/12/1366介質(zhì)壓力對對補(bǔ)償環(huán)的的有效作用用A面積與端面面面積S之比：K=A/S（七）載荷荷系數(shù)KK=（d22－d02）/（d22－d12）d0為介質(zhì)分界界圓直徑當(dāng)K≥1時，機(jī)械密密封為非平平衡型；當(dāng)K＜1時，機(jī)械密密封為平衡衡型；平衡系數(shù)β=100（1-K）%載荷比壓：：P載=KP介2022/12/1367P=Pt+P載－P液膜=Pt+（K-λ）P介（內(nèi)裝式））對于雙端面面機(jī)械密封封介質(zhì)側(cè)：：P液膜=P外＋λ（P內(nèi)－P外）P載=KP內(nèi)